大学基础化学教学中分子间作用力与范德华力的概念辨析

范德华力的定义范德华力（ vanderwaals force），在国内常译为范德瓦尔斯力，是范德华根据英文名称是vanderwaals而音译过来的。

其原意是指分子间或分子与分子间的作用力。

范德华力，又称色散力，它是由于分子或离子获得或失去能量后产生的一种抵抗引力的作用。

如果组成物体的分子有一部分的能量被改变，分子间的距离会稍微改变，因此，当它们遇到另一个较轻的分子或离子时，就会相互吸引而连结在一起。

1、范德华力的定义：物理学中，描述相同电荷间相互作用的一个概念，也可以表示两种相反电荷间的作用。

例如，两个带相反电荷的电子之间的静电力，类似于氢核间的电斥力。

又如，地球自转造成的磁场使得电流可以从南北极通过，这种现象被称为感应电流。

在物质结构中，电荷相互作用还表现在晶格振动、电介质振动和离子共有的电矩等等各种形式中。

范德华力是电性和磁性交换作用的统一，即在宏观上，它不仅表现为电荷的吸引，还表现为电荷之间的排斥;在微观上，它不仅表现为静电引力，还表现为极化作用和取向力。

2、范德华力产生的原因是分子间或分子与分子之间的作用力。

这种力是由分子或离子所带的电荷产生的，当正电荷聚集在一起时，负电荷便被拉向一边，于是就形成了分子间的作用力。

而这种作用力是以分子间或离子间所带的电荷的多少来衡量大小的。

一般说来，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

比如，分子的正电荷越多，分子间的作用力越强。

范德华力在一定程度上削弱了电荷间作用力的强度。

3、电子、离子间的作用力叫做范德华力。

它是同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的一种作用力。

正负电荷之间的作用力是通过核外电子绕核作高速旋转运动时产生的电磁力来实现的。

由于电子只带一个单位负电荷，所以每个电子与其他电子的吸引力为零。

除核的引力外，电子还受到来自核外空间各处的洛伦兹力，即一般由静止释放出来的电子所受的洛伦兹力。

此外，电子间还存在有互作用力，即库仑力，其中A为电子电量， J为电量， B为电子质量， I为电子电量，由于核外空间电子云密度较低，对电子产生的力较弱。

子的正电中心和负电中心重合。

[投影] 图2—26[思考与交流]根据图2—26，思考和回答下列问题：1.以下双原子分子中，哪些是极性分子，分子哪些是非极性分子？H202C12HCl2．以下非金属单质分子中，哪个是极性分子，哪个是非极性分子?P4C603．以下化合物分子中，哪些是极性分子，哪些是非极性分子？CO2HCN H20 NH3 BF3CH4 CH3Cl[汇报]1.H2、02、C12极性分子HCl ，非极性分子。

2.P4、C60都是非极性分子。

3.CO2BF3CH4 为非极性分子，CH3Cl HCN H20 NH3为极性分子。

[讲]分子的极性是分子中化学键的极性的向量和。

只含非极性键的分子也不一定是非极性分子（如O3）；含极性键的分子有没有极性，必须依据分子中极性键的极性的向量和是否等于零而定。

如果分子结构是空间对称的，则键的极性相互抵消，各个键的极性和为零，整个分子就是非极性分子，否则是极性分子。

［投影小结］共价键的极性与分子极性的关系分子共价键的极性分子中正负电荷中心结论举例同核双原子分子非极性键重合非极性分子H2、O2、N2异核双原子分子极性键不重合极性分子CO、HF、HCl异核多原子分子分子中各键的向量和为零重合非极性分子CO2、BF3、CH4分子中各键的向量和不为零不重合极性分子H2O、NH3、CH3Cl[板书]2.分子的对称性(1)定义：具有一定空间构型的分子中的原子会以某一个面成一个轴处于相对称的位置，即分子具有对称性。

总结概念的关键学生进行总结并形成答案［投影小结］空间构型、键的极性和分子极性的关系类型实例两个键之间的夹角键的极性分子的极性空间构型X2H2、N2非极性键非极性分子直线形XY HCl、NO 极性键极性分子直线形XY2(X2Y) CO2、CS2180°极性键非极性分子直线形SO2120°极性键极性分子V形H2O、H2S 104°30′极性键极性分子V形XY3BF3120°极性键非极性分子平面三角锥形NH3107°18′极性键极性分子三角锥形XY4CH4、CCl4109°30′极性键非极性分子正四面体[自学]科学视野—表面活性剂和细胞膜[自学提纲]1.什么是表面活性剂？亲水基团？疏水基团？肥皂和洗涤剂的去污原理是什么？2.什么是单分子膜？双分子膜？举例说明。

第四节分子间作用力第1课时◆教学目标1.认识分子间存在相互作用，知道范德华力是常见的分子间作用力；2.能说明范德华力对物质熔、沸点等性质的影响，形成“结构决定性质”的基本观念。

◆教学重难点1.掌握化学键、范德华力的区别。

2.掌握范德华力对物质熔、沸点等性质的影响。

◆教学过程一、新课导入【联想·质疑】你曾观察过电解水的实验，对水的三态变化也很熟悉。

通过对这两种变化过程及条件的比较，你对水中微粒间的相互作用有了什么新的认识？【讲述】为什么气体在降温加压时会液化？液体在降温时会凝固？从微观过程来看，气体在液化、液体在凝固的过程中，分子间的平均距离在逐渐减小。

固体、液体在宏观上能够彼此凝聚在一起，说明分子间存在着相互作用力。

液化、凝固的过程中，随着分子间距离减少，分子间这种普遍的作用力逐渐增强；同理，在熔化、汽化的过程中，随着分子间距离增大，分子间这种普遍的作用力逐渐减弱。

二、讲授新课【讲解】事实表明，分子之间存在着多种相互作用，人们将这些作用统称为分子间作用力。

分子间作用力比化学键弱得多，其中最常见的一种是范德华力。

【板书】范德华力与物质性质【讲述】例如，降低气体的温度时，气体分子的平均动能逐渐减小；随着温度降低，当分子靠自身的动能不足以克服范德华力时，分子就会聚集在一起形成液体甚至固体。

范德华力的作用能通常比化学键的键能小得多，一般只有2~20 kJ·mol-1，而化学键的键能一般为100~600 kJ·mol-1。

氯化钠中，将Na＋和Cl－维系在固体中的作用是很强的离子键，氯化钠约在801 ℃时才能熔融；而氯化氢分子之间的作用力是很弱的范德华力，相应地，氯化氢的熔点低至－112 ℃，沸点也只有－85 ℃，因此通常状况下氯化氢为气体。

【讲解】1.范德华力的概念：范德华力是分子之间普遍存在的一种相互作用力，它使许多物质能以一定的凝聚态(固态和液态)存在。

2.范德华力的特征：①范德华力广泛存在于分子之间，但只有分子间充分接近时才有分子间的相互作用力。

分子间作用力
首先，范德华力是分子间的一种吸引力，是由于电子在空间中的移动
引起的。

电子在分子中的分布是不均匀的，导致在其中一时刻其中一区域
的电子密度较高。

这种电子密度的不均匀性会导致临近的分子间出现临时
的极性。

因为相邻两个极性临时分子可以相互吸引，所以产生了范德华力。

范德华力是一种弱力，通常只有几千分之一或几十分之一的离子键，因此
它通常只能在分子间保持相对短的距离。

其次，氢键是一种特殊的范德华力，它发生在包含氢原子和强电负性
原子（如氮、氧或氟）的分子之间。

氢键是由于极性分子中的氢被一个较
强的氧、氮或氟原子部分吸引，从而产生分子间的强吸引力。

由于氢靠近
另一个分子的强电负性原子，产生共价键形成的氢键。

氢键相对于其他范
德华力来说较强，因此在一些化学和生物过程中起到了重要的作用。

例如，水分子通过氢键形成液体水和固体冰的结构。

最后，离子键是由于正负电荷之间的相互吸引而形成的。

当一个或多
个电子从一个原子转移到另一个原子时，原子之间产生了电离，一个带正
电的离子和一个带负电的离子形成。

由于正负电荷之间的强相互作用，离
子键通常是非常强大的。

离子键在许多化合物中起着关键作用，例如盐和
金属氧化物。

总之，分子间作用力是维持物质性质和相态的重要因素。

范德华力和
氢键是较为弱的吸引力，离子键则是较强的相互作用力。

通过这些作用力，分子可以相互吸引或排斥，决定分子在空间中的排列方式和性质。

分子的性质【考点归纳】1．分子间作用力(1)定义：物质分子之间普遍存在的相互作用力，称为分子间作用力。

分子间作用力最常见的是范德华力和氢键，氢键不属于化学键，其强度比化学键弱得多，但它比范德华力稍强。

(2)范德华力：范德华力主要影响物质的熔点、沸点、硬度等物理性质。

范德华力越强，物质的熔点、沸点越高，硬度越大。

一般来说组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增加，范德华力逐渐增大，如F2<Cl2<Br2<I2，CF4<CCl4<CBr4；同分异构体中，支链越多，范德华力越小；相对分子质量相近的分子，极性越大，范德华力越大。

(3)氢键：已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子(该氢原子几乎为裸露的质子)与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力，称为氢键。

常用A—H…B表示氢键，A、B的电负性越大，B原子的半径越小，氢键的键能越大。

氢键具有一定的方向性和饱和性，氢键包括分子内氢键和分子间氢键两种，分子间氢键的作用，形成的“缔合分子”增大了分子间作用力，使得物质的熔沸点升高(如水)、溶解度增大(如氨)、电离度降低(如氢氟酸为弱酸)等，由于分子内的氢键作用，形成具有“环状结构”的物质，减小了分子间的作用力，使物质的熔沸点降低、溶解度减小等。

[易错提醒]“几乎裸露的质子(H)”与“氮、氧、氟”原子之间才可能形成氢键，其他原子与氢原子不能形成氢键，例如乙醇(CH3CH2OH)甲基(—CH3)上的氢原子与水中的氧原子之间不能形成氢键。

有氢键的分子间也有范德华力，但有范德华力的分子间不一定有氢键；一个氢原子只能形成一个氢键，这就是氢键的饱和性；氢键主要影响物质的物理性质。

2.分子极性的判断（1）根据键的类型及分子的立体构型判断，非极性分子、极性分子的判断，首先看键是否有极性，然后再看各键的空间排列状况。

键无极性，分子必无极性(O3除外)；键有极性，各键空间排列均匀，使键的极性相互抵消，分子无极性；键有极性，各键空间排列不均匀，不能使键的极性相互抵消，分子有极性。

分子间的三种力分子间的三种力是指分子之间相互作用的力，包括范德华力、离子键和氢键。

这些力在化学和生物学中起着重要的作用，影响着物质的性质和行为。

1. 范德华力范德华力是一种吸引力，它是由于分子之间电荷分布不均匀而产生的。

在一个分子中，电子围绕原子核运动，并形成一个电荷云。

这个电荷云并不总是均匀分布的，有时候会出现短暂的极性。

当两个非极性分子靠近时，它们之间会发生相互作用。

范德华力可以被分为两种类型：引力和斥力。

当两个非极性分子靠近时，它们的电荷云会发生重叠，形成一个共享区域。

这个共享区域导致了一个吸引力，在两个分子之间形成了一个临时偶极矩。

这种吸引力被称为范德华引力。

另一方面，当两个极性分子靠近时，它们之间会发生排斥作用。

这是因为它们的电荷云重叠，导致两个分子之间的斥力增加。

范德华力在物质的相变、溶解度、沸点和密度等方面起着重要作用。

它是液体和固体形成的基础，也是分子间相互作用的主要力量之一。

2. 离子键离子键是由正负电荷之间的吸引力形成的。

当一个或多个电子从一个原子转移到另一个原子时，它们会产生一个正离子和一个负离子。

这些离子通过静电吸引力相互吸引在一起，形成稳定的结构。

离子键通常发生在金属和非金属之间，因为金属倾向于失去电子而非金属倾向于获得电子。

这种电荷转移可以导致非金属原子带有负电荷，并形成负离子，而金属原子则带有正电荷，并形成正离子。

离子键是非常强大的化学键，因此具有高熔点和高沸点。

这也是为什么许多盐类物质在常温下呈固体状态的原因。

3. 氢键氢键是一种特殊类型的化学键，它是由于氢原子与较电负的原子（如氮、氧和氟）之间的相互作用而形成的。

在这种相互作用中，氢原子与一个带有部分负电荷的原子发生吸引力。

氢键通常发生在水分子、蛋白质和DNA等生物大分子中。

在水中，氧原子带有部分负电荷，而氢原子带有部分正电荷。

这导致了水分子之间的氢键形成，使得水具有高沸点、高表面张力和高溶解度等特性。

在蛋白质和DNA中，氢键起着稳定空间结构和保持功能活性的重要作用。

化学范德华力测定方法研究一、课程目标知识目标：1. 理解范德华力的概念、特点及其在物质性质测定中的应用；2. 学会运用范德华力测定方法，对常见物质的分子间作用力进行定量分析；3. 掌握范德华力与物质熔沸点、溶解度等性质的关系。

技能目标：1. 能够运用实验室设备进行范德华力的测定实验，掌握实验操作技巧；2. 培养学生的实验数据分析能力和问题解决能力，提高实验报告撰写水平；3. 提高学生团队合作能力，学会在实验中相互协作、共同探讨。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对化学实验的兴趣，激发学生探索科学规律的积极性；2. 培养学生严谨、认真、负责的科学态度，提高实验操作的规范性和安全性意识；3. 引导学生关注化学知识与现实生活的联系，认识到化学在生活中的重要作用。

本课程针对高中年级学生，结合化学学科特点，注重理论知识与实践操作的相结合。

在教学过程中，教师应关注学生的个体差异，因材施教，确保学生在掌握基本知识的同时，提高实验技能和综合素质。

课程目标的设定旨在使学生在完成本章节学习后，能够具备一定的范德华力测定能力，为后续学习打下坚实基础。

二、教学内容1. 理论知识：- 范德华力的概念与特点；- 范德华力在物质性质测定中的应用；- 范德华力与物质熔沸点、溶解度等性质的关系。

2. 实践操作：- 范德华力测定实验原理；- 实验设备的使用与操作技巧；- 实验数据的收集、处理与分析。

3. 教学大纲：- 第一课时：介绍范德华力的概念、特点及应用；- 第二课时：讲解范德华力测定实验原理，演示实验操作；- 第三课时：学生分组进行范德华力测定实验，教师巡回指导；- 第四课时：讨论实验数据，分析范德华力与物质性质的关系；- 第五课时：总结本章节内容，布置课后作业。

教材章节关联：本教学内容与教材中关于分子间作用力的章节相关，具体涉及以下内容：1. 分子间作用力的分类与特点；2. 范德华力的形成与作用机制；3. 范德华力对物质性质的影响；4. 范德华力测定实验方法。

分子间四大作用力分子之间存在着多种作用力，这些作用力是维持分子稳定结构和分子间相互作用的关键。

四大作用力包括范德华力、离子键、共价键和氢键。

本文将详细介绍这四种作用力的特点和作用。

首先，范德华力是分子之间最弱的相互作用力，也被称为分散力。

它是由于电子在分子中运动引起的瞬时极化而产生的。

分子的电子云分布是不均匀的，在特定的瞬间，电子云可能向其中一方向偏移，形成极性分子。

这时，附近的分子的电子云也会受到影响而发生变化，使原本非极性分子变得具有瞬时极性。

这种瞬时极化的分子之间相互吸引力称为范德华力。

该作用力在分子间的距离较远时非常微弱，但在接触距离较近时会逐渐增强。

范德华力在气体和液体中起到较为重要的作用，它决定了气体的凝聚状态、液体的粘度和沸点等性质。

第二，离子键是由正负电荷之间的静电吸引力形成的。

当一个或多个电子从一个原子转移到另一个原子时，就会形成正负电荷的离子。

正离子和负离子之间的静电吸引力稳定了离子晶格结构。

离子键通常出现在化合物中，如氯化钠（NaCl）和石膏（CaSO4）。

它们具有高熔点、高沸点和良好的电导性等性质。

第三，共价键是由原子之间共享电子而形成的化学键。

共价键强度介于离子键和范德华力之间。

原子通过共享电子以填充其外层电子壳。

共价键可以是单个、双重或三重键，取决于共享的电子数目。

分子中的共价键决定了化合物的化学性质和反应性。

例如，甲烷（CH4）中的碳原子与四个氢原子之间形成了四个共价键，共享了碳的四个电子。

最后，氢键是一种特殊类型的共价键。

它主要存在于氢与氧、氮和氟之间。

在氢键中，氢原子与氧、氮或氟原子形成一个共价键，并与其他分子中的氧、氮或氟原子形成电荷分布不对称的极性键。

氢键通常是分子中各个部分之间的强相互作用力，如水分子之间的氢键。

氢键非常重要，因为它们能使分子在适当的条件下形成更加稳定的结构，如蛋白质和DNA的双螺旋结构。

综上所述，范德华力、离子键、共价键和氢键是四种重要的分子间作用力。